加涅信息加工理论在高中地理教学中的应用

摘 要：加涅的信息加工理论在认知派学习理论中影响深远，它在理解教学过程、设置教学环节、指导教学实践等方面有极大的参考价值。文章以加涅的信息加工理论为依据，以人民教育出版社版教材高中地理必修一“岩石圈的物质循环”相关内容为基础，探究在信息加工理论指导下岩石圈的物质循环的教学设计。

关键词：信息加工理论;高中地理;岩石圈的物质循环;教学设计

作者简介：杨健（1992—），女，江苏省常州市武进区湟里高级中学。

我国依托北斗卫星导航系统对珠穆朗玛峰高度进行测量，秉持“绿水青山就是金山银山”的理念对黄河流域进行保护与开发，在“11+5”个城市和地区推进“无废城市”建设试点……这一系列举措无不体现出生活处处有地理。时代是思想之母，高考命题与时政的结合愈加紧密，这就要求教师重视学生地理核心素养的培养，激发学生学习的兴趣，增加学生的知识储备，促进知识的迁移，最终达到指导学生学习和实践的目的。下面，笔者以加涅的学习模式为理论基础，对“岩石圈的物质循环”进行教学设计分析。

一、加涅的信息加工理论概述及学习阶段

罗伯特·加涅是著名的教育心理学家，他借助计算机的工作原理，结合人对信息加工的特点，提出信息加工学习理论。他认为学习是学生对所学知识进行的内部加工，并描绘出一个典型的学习信息加工模式图（如图1）[1]。在“互联网+”的时代，加涅的信息加工理论迅速发展。加涅认为学习模式由两个部分组成。第一个部分是信息流，指当学习者受到外界环境的刺激时，身体内部的感受器就会发生作用，将所受到的刺激进行感觉登记。被登记的刺激被机体察觉、加工并储存，很快进入短时记忆环节。由于短时记忆存储的信息只能维持二三十秒，因此机体需要借助复述策略对信息进行编码加工才能进入长时记忆。进入长时记忆后，机体便拥有了永久的信息储存库，待需要解决相应问题时，可随时从记忆中提取关键信息[2]。第二个部分是预期事项和执行控制，预期事项起定向作用，指人对信息进行深度加工的最终目标，可以简单地理解为学习动机的产生;执行控制起调节和控制作用，是指在信息加工的过程中运用相应的评价体系检测学习效果并加以调控，确保目标的实现，可以理解为起评价的作用[3]。

二、加涅學习理论与教学设计

笔者根据加涅的学习理论所阐述的一个完整学习过程，以人民教育出版社版高中地理教材必修一“岩石圈的物质循环”为例，探讨加涅学习理论的具体应用。

（一）动机阶段

由于岩石圈与人类的生产生活联系密切，是继大气圈、水圈之后学生认识的又一个圈层结构，并且在人民教育出版社版高中地理教材必修一第一章第四节“地球内部圈层结构”中也介绍过四大圈层及岩石圈的范围，加上必修一第三章“水循环”的学习基础，学生对“岩石圈”和“循环”等概念并不陌生。教师可以帮助学生回忆先前学习的知识，结合生活实际提出问题，引发学生学习的兴趣。

师：同学们，之前我们在地壳内部圈层结构中已经简单介绍了四大圈层，掌握了岩石圈的含义和范围，在第三章中我们又通过小实验的方式学习了水循环含义、过程及其影响，相信大家记忆犹新。请同学们在脑海中回忆一下相关知识，回答以下两个问题：（1）岩石圈的范围包括什么？（2）在地下80～400米的软流层是什么的发源地？

生：（1）岩石圈是地壳和上地幔顶部（软流层以上的部分），由坚硬岩石组成。（2）岩浆的发源地是软流层。

师：很好，那么岩浆是岩石圈中的物质吗？

生：是……不是……（部分学生认为岩浆的发源地在软流层，而岩石圈是软流层以上的部分，所以认为岩浆不是岩石圈中的物质。）

师：那它到底是不是岩石圈的物质呢？让我们先观看冰岛火山喷发的小视频。

接着教师展示两幅图片，一幅图片表示岩浆从火山口喷发到地表以上，另一张图片表示岩浆侵入地表以下。

师：看完小视频和这两幅图，思考：（1）岩浆是不是岩石圈的物质？（2）这两张图片有何不同？

生（仔细观察图片，思考后回答）：（1）岩浆是岩石圈中的物质。（2）第一幅图岩浆喷发出来了，第二幅图岩浆没有喷发出来。

师（总结）：很好，同学们回答的都正确。熔融岩浆从软流层流出，或侵入地表以下，或从火山口喷发出来到地表以上，因此，它是岩石圈中的物质。那么，接下来我们就一起学习岩浆是如何循环的。

在动机阶段，教师通过小视频和图片展示，动静结合，又以火山为切入点，利用学生对火山的好奇引入新知，激发学生学习兴趣。

（二）领会阶段

教师在PPT上展示几个问题，分别是：（1）岩浆通过火山口喷发出来的物质去哪里了？（2）这些物质是如何又形成新岩浆的？（3）没有喷发出来的物质去哪里了？教师给学生播放岩石圈的物质循环动态模式图，让学生自己观察，并采用读书指导法和小组分组讨论法解决这三个问题。学生通过观察和讨论，可以解决前两个问题。在动态图上，可以看出从火山口喷发出来的物质经过一系列外力作用沉积下来，通过固结成岩作用形成沉积岩，后又经过重融再升形成了新的岩浆。学生通过阅读教材和小组讨论得出，未喷发出来的物质通过重融再生的作用形成新岩浆，而在岩浆的高温高压环境下，岩石发生变质形成变质岩，变质岩可以和沉积岩相互转化。

（三）习得阶段

教师结合岩石圈的物质循环动态图，分阶段讲解，并在黑板上画出流程图，简化岩石圈的物质循环图并适当补充、拓展知识点，教授复习策略，帮助学生理解记忆，实现学生信息增值。

（四）保持阶段

教师教授学生记忆技巧，例如“三进一出”是岩浆，沉积岩和变质岩之间可以相互转化;沉积岩的代表类岩石除了石灰岩，其余均是两个字;而变质岩的代表类岩石除了板岩，其余均是三个字。像这样简单的归类，能够帮助学生迅速记忆。教师可以让学生自己结合岩石圈的物质循环动态图理解岩石圈的物质循环过程，并自己独立绘制三大类岩石的相互转化图。教师可采用知识竞赛模式，将学生分组并派小组代表在黑板上作图，内容丰富、错误率最少的小组采用代币奖励法给予适当的奖励，鼓励学生及时在课堂上掌握课程内容。在记忆保持阶段，教师可以教授相关记忆技巧，将学生的短时记忆通过理解和背诵变成长时记忆，以便日后在回忆中提取应用。

（五）回忆阶段

学生理解岩石圈的物质循环内容后需要学会运用，教师应趁热打铁，找几道练习题给学生练习，以巩固所学知识。学生在遇到问题时，会自动检索脑海中长时记忆内容，提取相关信息后解决问题。长时记忆的内容经过提取会转变为短时记忆，作用于发生器，从而激活人体对外部环境作出相应的反应。提取信息的速度主要受到两个方面的影响，一方面，长时记忆和检索信息之间的距离越短，信息提取的速度就会越快，反之越慢;另一方面，学生的记忆痕迹越强，印象越深，信息提取的速度就会越快，反之越慢[4]。教师应尽可能创造问题情境，培养学生独立快速提取线索的能力，帮助学生在已有的认知结构和知识体系中不断地重组和优化，在变化的题型刺激下，建立更有效、合理的知识体系，从而形成新的认知体系。

（六）概括阶段

知识点是固定的，但题目是变化的，教师应教授学习策略，提高学生学习迁移的能力，使学生在解不同的关于岩石圈的物质循环模式的题目时能应对自如。例如，课堂上讲授岩石圈的物质循环图时，教师曾教授学生“三进一出”是岩浆，而题目有时候会画“三进二出”，这时就要求学生学会举一反三，将岩浆岩拆成侵入岩和喷出岩。有时题目会故意省略某些箭头，加大解题难度，但万变不离其宗，原理是不变的。教师应指导学生掌握原理，使其学会自己推理分析，一步步找出正确答案。

例题：大自然的鬼斧神工可将岩石折叠如被，下面图2为“某地地质景观图”，图3为“地壳物质循环简图（甲→戊代表岩浆、三大类岩石和沉积物）”。问：构成图2景观的岩石，其所属类型对应于图3中的（    ）。

A.甲     B.乙     C.丙     D.丁

在這题中，图2中的岩石是有明显层理构造的，故可得出图2是沉积岩，关键是在图3中找出甲乙丙丁戊哪一个代表沉积岩。虽然题目中的循环图与课堂上画的完全不同，但是原理是不变的，需要学生自己去推理分析。部分学生根据“三进一出”确定乙是岩浆，丙是岩浆岩，那么甲、丁只能是沉积岩或者变质岩;而沉积物不可能直接转化成新岩浆，故进一步确定戊为沉积物，甲是沉积岩，丁是变质岩。但是这样分析真的正确吗？其实分析中缺少了沉积岩和变质岩间可以相互转化的环节，因此可以判断这样的分析不正确。图中可以相互转化的只有丁、乙、丙，因此它们很可能是沉积物、沉积岩和变质岩，那么戊只能是岩浆，甲是岩浆岩;进一步推出丁为变质岩，乙为沉积物、丙为沉积岩，答案为C。这道高考题需要学生具有很强的推理能力，要求学生在掌握知识的基础上灵活运用才能解出正确答案。因此，学生在推出答案后应反复检验，确定其符合岩石圈的物质循环原理再做选择。

（七）作业阶段

课后作业是教学活动的延伸，是有效检测学生学习成果的重要手段，教师应充分发挥作业的反馈作用，给学生提出具体要求，并要求学生在规定的时间内完成作业。在“双减”背景下，学生的作业设计要求逐步提高，要求在给学生减负的同时使学生掌握新的学习内容，这就需要教师做好作业分层设计，秉持因材施教的教育理念，贴合“最近发展区”，尊重学生个性化成长的需要，认真把控作业总量和质量。此外，教师布置的作业要尽可能做到形式多样化，满足不同学生的需求，例如，布置抄写、背诵、习题练习、问题探究等形式多样的作业，既能为学生减轻作业负担，又能在一定程度上保证学生的学习质量。

（八）反馈阶段

学生通过作业的完成情况可以了解自身的不足和继续努力的方向，因此教师应及时批改作业，发现问题后给学生反馈信息，并应给出相应的评语，指出学生在完成本次作业过程中的优缺点，鼓励学生扬长补短，提高学生完成作业的积极性。教师要对优秀作业及时予以表扬，建立优秀模范，促使全班学生向其学习，共同进步。考试反馈也是检查教学成果的重要手段，是最直接、最有效的反馈方式，每学期的月考或期中、期末考试，学生的成绩一目了然，教师以此能详细了解学生对每个知识点的掌握情况。教师应根据学生作业情况和考试成绩进行教学反思：是否达到了预期的教学目标？有哪些环节还需要改进？哪些知识点需要再复习巩固？

三、结论与展望

加涅的学习理论阐述了一个完整的学习过程，其由上述的八个阶段构成，而教师作为引导者、设计者、管理者、评定者，在每一个学习阶段都应发挥作用，指导学生对所学信息进行加工，促使信息转变为学生能够应用自如的形态。教师的教学过程必须遵循教育学、教育心理学规律，为学生创设有效的学习环境，促使学生有效学习，以实现教学的预期目标。

[参考文献]

田宗友.加涅的信息加工模式与教学设计[J].九江师专学报，1998（3）：75-80.

徐影.333教育综合应试解析[M].北京：北京理工大学出版社，2020.

张彦晓，梁彦庆.PBL模式在高中地理教学中的应用[J].教学与管理，2015（9）：115-117.

卢万合，匡明.基于“加涅信息加工理论”的地理实践教学策略[J].中学地理教学参考，2017（16）：7-8.